一種光路裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種光路裝置，包括第一反射鏡；第二反射鏡，其沿第一反射鏡的反射光路設置；第三反射鏡，其沿第二反射鏡的反射光路設置；第四反射鏡，其沿第三反射鏡的反射光路設置；待測樣品，其沿第四反射鏡的反射光路設置；第五反射鏡，其沿待測樣品的反射光路設置；第六反射鏡，其沿第五反射鏡的反射光路設置；探測器，其沿第六反射鏡的反射光路設置；第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、第四反射鏡、第五反射鏡和第六反射鏡設置在外殼中。本實用新型可以將紅外光譜儀導出的準平行光束轉換為平行光束，提高了檢測的準確度。利用本實用新型可實現在外接光路環(huán)境下的紅外光譜測試，拓寬了光譜儀的使用條件，增加了光譜測試適用范圍。
【專利說明】一種光路裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及工程光學和光學測量【技術領域】，尤其涉及一種光路裝置。
【背景技術】
[0002]在當今科研工作中，紅外光譜測試是一種非常普遍的實驗方法，尤其是在凝聚態(tài)物理領域和材料科學領域。紅外光譜作為一種非常成熟的探測手段，有利于研究晶格振動，電子能帶和結構相變等物理現象和機理有很大的幫助。然而常規(guī)測試所能提供的物理信息非常有限，為了對凝聚態(tài)物質有更加深入更加系統的研究，在測試樣品上外加條件例如溫度場，磁場和電場等各種變化的調控是有效且被證明切實可行的方法?？蒲杏玫募t外光譜儀通常有兩種途徑獲得:自己搭建和購買商業(yè)儀器。自己搭建的系統有較高的適應性，可根據自身的需求做相應的設備變更，但是往往有搭建周期較長，儀器性能不盡如人意等缺陷；購買的商業(yè)儀器公司的設備通常集成度較好，使用方便，信號信噪比優(yōu)化較好，但是適應性較差。尤其對于目前以快速傅里葉變換方式為主的紅外光譜儀，干涉儀的精度對于光譜儀的性能有決定性影響。商業(yè)儀器在干涉儀精度上有絕對優(yōu)勢。因此，在商業(yè)儀器上做必要的改裝是一種比較折中且高效的方法。
[0003]商業(yè)儀器的集成度較高，通常樣品室的空間非常有限，而例如強磁場等復雜的外場環(huán)境需要較大的工作空間，加之目前市場上生產科研用紅外光譜儀的美國Nicolet和德國Bruker公司出品的儀器均有光路外接功能以及相應外置探測器支持。外接光路是根據自身需求做改裝的切實可行的方案。然而，外接光路通常遇到兩個技術瓶頸，1、由于大氣中的水氣和二氧化碳等對紅外光有強烈的吸收，因此為了獲得頻譜范圍較寬且信噪比高的紅外光譜信號，需要將整個光路處于與大氣隔絕的密閉空間中，并對該空間進行真空處理或者氮氣吹掃等處理；2、由于光譜儀導出的光一般為準平行光，平行度不高，經長距離傳輸后，信噪比下降較多，不利于進行準確測量。另外，商用紅外光譜儀與外部條件如溫度和磁場等儀器設備分屬于不同的制造商，兼容性較差或基本不具備。
[0004]為了克服現有技術中外接光路設備中紅外光束平行度不高、與紅外光譜儀的兼容性較差以及不易于真空和氮氣吹掃處理等缺陷，提出了一種光路裝置。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的是提出一種光路裝置，可以將紅外光譜儀導出的準平行光束轉換為平行光束，提高了檢測的準確度。本實用新型可實現在外接光路環(huán)境下的紅外光譜測試，拓寬了光譜儀的使用條件，增加了光譜測試適用范圍。
[0006]本實用新型提出了一種光路裝置，包括:第一反射鏡，光束射入所述第一反射鏡中；第二反射鏡，其沿所述第一反射鏡的反射光路設置，所述光束經所述第一反射鏡反射后射入所述第二反射鏡中；第三反射鏡，其沿所述第二反射鏡的反射光路設置，所述光束經所述第二反射鏡反射后射入所述第三反射鏡中；第四反射鏡，其沿所述第三反射鏡的反射光路設置，所述光束經所述第三反射鏡反射后射入所述第四反射鏡中；待測樣品，其沿所述第四反射鏡的反射光路設置，所述光束經所述第四反射鏡反射后射入所述待測樣品中；第五反射鏡，其沿所述待測樣品的反射光路設置，所述光束經所述待測樣品反射后射入所述第五反射鏡中；第六反射鏡，其沿所述第五反射鏡的反射光路設置；探測器，其沿所述第六反射鏡的反射光路設置，所述光束經所述第五反射鏡反射后射入所述第六反射鏡后射入探測器；所述第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、第四反射鏡、第五反射鏡和第六反射鏡設置在外殼中。
[0007]本實用新型光路裝置中，所述第一反射鏡、第二反射鏡、第四反射鏡、第五反射鏡與第六反射鏡為離軸拋物面反射鏡，所述第三反射鏡為平面反射鏡。
[0008]本實用新型光路裝置中，所述第一反射鏡與所述第二反射鏡的距離為所述第一反射鏡焦距的兩倍。
[0009]本實用新型光路裝置中，進一步包括光闌，所述光闌設置在所述第一反射鏡與所述第二反射鏡之間，位于所述第一反射鏡的焦點處。
[0010]本實用新型光路裝置中，所述第四反射鏡與所述待測樣品的距離為所述第四反射鏡的一倍焦距。
[0011]本實用新型光路裝置中，所述第五反射鏡與所述待測樣品的距離為所述第五反射鏡的一倍焦距。
[0012]本實用新型光路裝置中，所述探測器與所述第六反射鏡的距離為所述第六反射鏡的一倍焦距。
[0013]本實用新型光路裝置中，所述外殼包括第一殼體與第二殼體；所述第一殼體與所述第二殼體連通。
[0014]本實用新型光路裝置中，所述第一反射鏡與所述第二反射鏡設置在所述第一殼體的內部；所述第三反射鏡、所述第四反射鏡、所述第五反射鏡與所述第六反射鏡設置在所述第二殼體的內部。
[0015]本實用新型光路裝置中，所述外殼進一步包括連接部件，所述第一殼體與所述第二殼體通過連接部件連通。連接部件可以是真空波紋管。
[0016]本實用新型是通過5座離軸拋物反射鏡和一座平面反射鏡以及兩個真空腔體和一段真空波紋管實現了將光譜儀導出的光束調整并聚焦于外場環(huán)境中的樣品上，隨后將樣品反射光束信號收集于探測器的光路裝置。
[0017]光譜儀射出的準平行光束進入本實用新型的光路裝置后，本實用新型在第一殼體內部通過90°離軸拋物面反射鏡與孔徑可調的光闌對光譜儀導出的準平行光束進行了重新聚焦調整，克服了大部分光譜儀導出的光束有較大的發(fā)散性，不利于長距離外接的缺陷。
[0018]本實用新型在第二殼體內部通過平面反射鏡可以減小第一殼體與第二殼體所處高度不同帶來的誤差。
[0019]本實用新型處于密閉空間中，可以實現與光譜儀同級別的真空狀態(tài)或者氮氣吹掃狀態(tài)，克服了受大氣中水氣和二氧化碳等紅外吸收的干擾。
[0020]本實用新型可以將紅外光譜儀導出的準平行光束轉換為平行光束，提高了檢測的準確度。
[0021]本實用新型可實現在外接光路環(huán)境下的紅外光譜測試，拓寬了光譜儀的使用條件，增加了光譜測試適用范圍?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型光路裝置的示意圖。
[0023]圖2是本實用新型中外殼的示意圖。
【具體實施方式】
[0024]結合以下具體實施例和附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明。實施本實用新型的過程、條件、實驗方法等，除以下專門提及的內容之外，均為本領域的普遍知識和公知常識，本實用新型沒有特別限制內容。
[0025]本實用新型的光路裝置可對紅外光譜儀導出的光線進行重新聚焦調整，從而使光束的平行度提高，本實用新型可用于紅外光譜測試實驗，尤其適用于需要較大工作空間的紅外光譜測試實驗中。本實用新型的光路裝置可用作紅外光譜儀的外接光路，本實用新型光路裝置可全部設置在真空的密閉空間中，也可以采用氮氣吹掃避免紅外光被大氣中水分和二氧化碳所吸收。本實用新型重新對入射的紅外光束進行聚焦調整，調整后的紅外光束具有很高的平行度，從而提高了紅外光譜測試的準確度。
[0026]如圖1所示，本實用新型光路裝置包括六個反射鏡、待測樣品7以及探測器8，反射鏡均設置在殼體10內部，待測樣品7置于外界環(huán)境內。六個反射鏡包括第一反射鏡1、第二反射鏡2、第三反射鏡3、第四反射鏡4、第五反射鏡5和第六反射鏡6。第一反射鏡I用于反射從外部射入的光束。沿第一反射鏡I的反射光路上設有第二反射鏡2，沿第二反射鏡2的反射光路設有第三反射鏡3，沿第三反射鏡3的反射光路上設有第四反射鏡4，待測樣品7設置在第四反射鏡4的反射光路上，并將光束反射至第五反射鏡4中，在第五反射鏡5的反射光路上設有第六反射鏡6，第六反射鏡6將光束反射至探測器8中。
[0027]本【具體實施方式】以紅外光譜測試實驗為例，第一反射鏡1、第二反射鏡2、第四反射鏡4、第五反射鏡5與第六反射鏡6為90°尚軸拋物面反射鏡,第三反射鏡3為平面反射鏡。第一反射鏡I與第二反射鏡2之間的距離為第一反射鏡I的焦距Π的兩倍，第二反射鏡2的焦距與第一反射鏡I的焦距相同。第一反射鏡I與第二反射鏡2之間設置有一個孔徑可調的光闌9，光闌9設置在距離第一反射鏡I的焦點Gl處。當外部紅外光譜儀導出的準平行光束照射在第一反射鏡I上，第一反射鏡I將該準平行光束轉向反射為匯聚同心光束并聚焦于光闌9上，透過光闌9照射到第二反射鏡2中，第二反射鏡將該發(fā)散同心光束成90°轉向反射為平行光束。平行光束經過第三反射鏡3反射后射入第四反射鏡4，第四反射鏡4將平行光束90°轉向反射為匯聚向心光束并聚焦于處于外場環(huán)境中的待測樣品7,待測樣品7與第四反射鏡4之間的距離為第四反射鏡4的焦距f2，即待測樣品7設置在第四反射鏡4的交點G2處。待測樣品7反射的發(fā)散向心光束照射于第五反射鏡5上，通過第五反射鏡5經90°轉向反射為平行光束并照射在第六反射鏡6上，并通過第六反射鏡6經90°轉向反射為匯聚向心光束聚焦于探測器8中。探測器8與第六反射鏡6的距離為第六反射鏡6的焦距f3，即探測器8設置在第六反射鏡6的焦距G3處。由于該光路工作于紅外波段，所有的反射鏡的表面均為鍍金或者鍍鋁處理，反射率應為98%以上。
[0028]測試過程中可通過調節(jié)光闌9的孔徑大小，調節(jié)匯聚同心光束聚焦于待測樣品7上的光斑大小。假設可變孔徑光闌9的孔徑大小為Cl1，第一反射鏡I與第二反射鏡2焦距為，第四反射鏡4的焦距為f2，則待測樣品7處的聚焦光斑大小d2 = Cl1^f2Zf10
[0029]圖2顯示的是本實用新型中的外殼10。外殼10包括第一殼體11與第二殼體12。第一殼體11與第二殼體12連通。具體地,第一殼體11與第二殼體12之間可以通過連接部件13連通，連接部件13為真空波紋管或其他類似裝置，運用真空波紋管可以調節(jié)第一殼體11和第二殼體12的距離，從而適應紅外光譜儀與待測樣品7之間的距離。
[0030]第一反射鏡1、光闌9和第二反射鏡2依次設置在第一殼體11中，第一殼體11設有透光孔111和透光孔112。由外部紅外光譜儀導出的準平行紅外光束從透光孔111射入第一反射鏡I中，直至經第二反射鏡2反射后從透光孔112中射出。第二殼體12設有透光孔121、透光孔122和透光孔123。第一殼體11的透光孔112與第二殼體12的透光孔121通過真空波紋管連通，第二反射鏡2反射的平行光束穿過真空波紋管后從透光孔121射入第三反射鏡3中，平行光束依次經第三反射鏡3與第四反射鏡4反射后從透光孔122射出聚焦于待測樣品7中。光束經待測樣品7反射后從透光孔122中射入第五反射鏡5，依次經第五反射鏡5與第六反射鏡6反射后從透光孔123中射出，照射到探測器8中。實際使用中，真空波紋管的長度可根據紅外光譜儀與待測樣品7之間的距離進行調整。若紅外光譜儀與待測樣品7之間的距離固定不變，則連接部件13可采用固定長度的中空管道代替，整個外殼10亦可成一整體固化設置。 [0031]本實用新型可置于真空環(huán)境中，或者在工作時必須處于真空或者氮氣吹掃環(huán)境下以避免紅外光束被空氣中水氣和二氧化碳的吸收，影響紅外光譜測試實驗的精準度。
[0032]本實用新型的保護內容不局限于以上實施例。在不背離實用新型構思的精神和范圍下，本領域技術人員能夠想的變化和優(yōu)點部被包括在本實用新型中，并且以所附的權利要求書為保護范圍。
【權利要求】
1.一種光路裝置，其特征在于，包括:第一反射鏡(I); 第二反射鏡(2)，其沿所述第一反射鏡(I)的反射光路設置； 第三反射鏡(3)，其沿所述第二反射鏡(2)的反射光路設置； 第四反射鏡(4)，其沿所述第三反射鏡(3)的反射光路設置； 待測樣品(7)，其沿所述第四反射鏡(4)的反射光路設置； 第五反射鏡(5)，其沿所述待測樣品(7)的反射光路設置； 第六反射鏡(6)，其沿所述第五反射鏡(5)的反射光路設置； 探測器(8)，其沿所述第六反射鏡(6)的反射光路設置； 所述第一反射鏡(I)、第二反射鏡(2)、第三反射鏡(3)、第四反射鏡(4)、第五反射鏡(5)和第六反射鏡(6)設置在外殼中(10)。
2.如權利要求1所述的光路裝置，其特征在于，所述第一反射鏡(I)、第二反射鏡(2)、第四反射鏡(4)、第五反射鏡(5)與第六反射鏡(6)為離軸拋物面反射鏡，所述第三反射鏡(3)為平面反射鏡。
3.如權利要求2所述的光路裝置，其特征在于，所述第一反射鏡(I)與所述第二反射鏡(2)的距離為所述第一反射鏡(I)焦距的兩倍。
4.如權利要求3所述的光路裝置，其特征在于，進一步包括光闌(9)，所述光闌(9)設置在所述第一反射鏡(I)與所述第二反射鏡(2)之間，位于所述第一反射鏡(I)的焦點處。
5.如權利要求2所述的光路裝置，其特征在于，所述第四反射鏡(4)與所述待測樣品(7)的距離為所述第四反射鏡(4)的一倍焦距。
6.如權利要求2所述的光路裝置，其特征在于，所述第五反射鏡(5)與所述待測樣品(7)的距離為所述第五反射鏡(5)的一倍焦距。
7.如權利要求2所述的光路裝置，其特征在于，所述探測器(8)與所述第六反射鏡(6)的距離為所述第六反射鏡(6)的一倍焦距。
8.如權利要求1所述的光路裝置，其特征在于，所述外殼(10)包括第一殼體(11)與第二殼體(12);所述第一殼體(11)與所述第二殼體(12)連通。
9.如權利要求8所述的光路裝置，其特征在于，所述第一反射鏡(I)與所述第二反射鏡(2)設置在所述第一殼體(11)的內部；所述第三反射鏡、所述第四反射鏡、所述第五反射鏡(5)與所述第六反射鏡(6)設置在所述第二殼體(12)的內部。
10.如權利要求8所述的光路裝置，其特征在于，所述外殼(10)進一步包括連接部件(13)，所述第一殼體(11)與所述第二殼體(12)通過連接部件(13)連通。
【文檔編號】G01J3/02GK203414169SQ201320451856
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月26日 優(yōu)先權日:2013年7月26日
【發(fā)明者】胡志高, 陳嘯, 褚君浩 申請人:華東師范大學